如何看待 4 月 21 日高交會上發布的全球首款石墨烯柔性屏手機?
之前僅僅在蘋果那聽說可彎曲手機的概念,這款手機不僅僅是彎曲,還能戴在手腕上!(戴在腕上的不一定是表 是重慶造石墨烯手機)
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石墨烯雖然早在十多年前已被製作出來,也早在五年前拿了諾貝爾獎,但直到最近兩年才非常高頻地出現在中國大眾媒體上,很多情況下被放到了「產業」,「創業」類欄目里,而不是「科學」類。這並不是一種健康的現象。
關於「石墨烯柔性屏手機」,可以分下面幾個方面來闡述,想看到這個問題直接回答的建議看到5。
1 石墨烯是種什麼材料?
石墨烯是一種二維材料,也是一種納米材料。它具有單原子層(雖然少量原子層的石墨結構也被稱為石墨烯)的石墨結構。因為其完美的二維結構,使其在平行和垂直於其平面結構的方向上具有迥異的物理性質;同時通過在不同方向上施加各類物理場,甚至可以進一步調製它各類性質,如載流子濃度、遷移率、電光、磁電等等。這樣一種結構,以教科書例題的方式,為非常多的物理理論提供了一個完美的實驗驗證平台。可想而知,科學家們在發現它存在時是多麼地興奮。
詳細的性質介紹可以自行wiki。
2 為什麼石墨烯作為一種納米材料會如此熱門?
如果只是第一點,石墨烯的話題一般只會以學術熱點的方式局限於學術圈內部,而不會如今天一樣引起全社會的關注。實際上,以石墨烯為代表的納米材料在近幾十年成為全社會熱點的原因是因為它們同時也被定義為是一類新型「電子材料」。眾所周知,以硅為代表的半導體材料,在過去幾十年里的指數式發展(也就是摩爾定律),創造了一個前所未有的半導體行業,以及基於其之上的電子信息行業。這個行業雖然狹義上的產值(如晶元業)並不一定遠超一些傳統產業,但其不論在消費級還是專業級領域創造的影響力卻無與倫比。而支撐這個行業的最重要基礎材料硅,在近二十年里被持續地懷疑無法保持摩爾定律,原因是自頂而下的半導體製作工藝無法實現納米尺度的器件(但這個懷疑也同時被持續地打臉直到今天)。這時,所謂的低維納米材料,以及其所代表地自下而上的器件製造工藝出現了,並被持續地寄予厚望希望其能支撐起納米(級器件)時代的電子信息產業(當然這個厚望也被持續地打臉)。石墨烯並不是這類低維納米材料的起點,事實上石墨烯之前已經有足球烯和碳納米管熱門過兩波了。
當然電子材料並不局限於晶體管器件的半導體溝道,所有微電子晶元上的材料都屬於電子材料的集合。但在之前很長一段時間內,半導體溝道材料被新材料取代的驅動力最大,原因是其定義了晶元速度的上限,但新材料革新並不順利。當然,除此之外,絕緣材料和導體材料也需要替換革新,它們順利完成了革新(High-k等)。
在高速數字邏輯晶元和存儲晶元之外,另一類對電子材料性能需求巨大,產值也日益增大的電子信息行業在最近十來年開始崛起,這就是顯示行業。與數字邏輯電路需求不同的是,顯示器件更多的需求在於功能和成本上,如光電特性、光學特性、柔性機械特性、低成本等等。常在大眾媒體上宣傳的所謂OLED柔性顯示透明顯示等等名詞,都屬於這個行業。
再回到石墨烯。石墨烯在製造出來的初期,就被基本認定不可能用於高速邏輯器件的半導體溝道層(雖然大家想用,以及雖然有各類理論手段讓其可能可以用,如摻雜,切片等,但在大規模工程實踐上都基本行不通)。若是結果如此,石墨烯基本就會如之前的足球烯和碳納米管一樣,在折騰了一段時間後,因為對產值巨大的電子信息行業作用有限而喪失影響力。但人們似乎太想用石墨烯了,以至於大家開始利用石墨烯單(少)原子層而透光以及納米結構而可彎折的特性,試圖讓其在透明和彎曲電子系統上能夠有所應用,這就是下一代的顯示行業。
總結就是,石墨烯的影響力來自於其有希望應用在產值巨大的顯示行業。
3 石墨烯在下一代顯示行業的作用是什麼?
目前看來難以置信的簡單:導電層/金屬層。
為什麼傳統金屬或者傳統導電材料不行?傳統金屬材料導電性優異(比石墨烯優異),但隨著厚度增加,透光性變得很差,且隨著厚度增加,彎曲後電學性質退化,多次彎曲後材料易產生不可逆損壞。另一種材料是ITO,一種透明導電的氧化物。但ITO成本較高,且由於是薄膜材料,同樣隨著厚度增加,彎折性能變差(現有的曲面屏完全沒有問題)。
石墨烯是唯一的救星嗎?
不是。石墨烯在透明性/導電性上折衷後的性價比並不好。因而一般業界在ITO之後,會傾向於採用銀納米線,一種具有納米結構的金屬銀。4 石墨烯在電子信息產業的電子材料領域內還有其它用途嗎?
目前看來,可行的用途是作為「廉價」「對性能要求不高」的導電材料,如在一些場合取代銀膠。注意,這裡說的是「產業」,而不是理論上「potentially」的用途。
5 如何看待4月21日高交會上發布的全球首款石墨烯柔性屏手機?
簡單來說:「忽悠」。
展開來說,結合上面的背景知識,可能石墨烯取代ITO用在了顯示屏內。為什麼是忽悠呢?因為柔性顯示屏的關鍵和難點技術根本不在石墨烯所充當的電極啊,高性能發光半導體材料,高性能柔性晶體管,柔性大規模製造,封裝,器件和系統的壽命控制,這些技術才是重點。而忽略這些重點去突出石墨烯,要不說明這些重點不是你做的,要不說明你做的不好唄。
6 石墨烯和以其為代表的碳納米材料的未來如何?
短期而又激進一點來說,石墨烯這類碳納米材料對人類最大的貢獻也許是進入未來的高中教科書,成為教育孩子們認知自然的完美範例。當然,之所以這樣,是因為納米材料為人類探索自然提供了無與倫比的幫助。
長期來說,納米材料首先會在各類所謂的「傳統行業」革新現有材料,提供各類優異性能,如更輕、更強健、更硬等等。其次會在尖端科學領域提供支撐材料,因為這類領域並不需要大規模製造,也不需要過於考慮成本,如航天、軍事、大科學裝置等等。最後,如果人類能精確地控制微觀區域(立方納米)的物理環境(分子/原子動能、分子/原子數量,分子/原子種類,電磁場等等),納米材料才有可能大規模地應用於電子信息領域,而人類現在對納米材料合成環境的控制水平,和中世紀匠人們燒爐子煉鐵造劍的水平差不多,與其寄望於研究納米材料革新現有材料本身,我們更應該做的,是「革新裝備「。
7 最後,個人的觀點,我非常反感現在產業界和輿論對石墨烯的吹捧,因為這樣只會吸引一批投機熱錢,使得整個領域無比浮躁,逆向淘汰踏實的研究人員,一定程度上起到摧毀這個領域的作用。作為手機觸摸屏材料(指的是裡面感受觸摸的材料,不是指玻璃面板),最主要滿足的是兩個條件,良好的導電性和良好的透光性。現在普遍使用的是ITO(氧化錫銦)材料,性能良好技術成熟,但是不具備可摺疊的柔性特質,不能用作曲面屏幕。在滿足前兩個條件下,同時具有柔性特質的材料主要有兩種,石墨烯和銀納米線。石墨烯勝在原材料價格低,但工藝複雜,現在一般用CVD法生長大面積、低缺陷的單層石墨烯已經實現,重慶有家很大的公司再做,但是競爭力還是缺乏,因為ITO已經很成熟,價格合理;曲面平單單把觸摸屏做成柔性是不夠的,各種面板元器件都要做成柔性,自然還沒發展起來。所以現在打著石墨烯旗號的都是噱頭,但是石墨烯本身是一種很好的材料。
離使用市場太遠,等離得近的時候已經有更好的技術了。
謝邀!
如果上市,我會毫不猶豫的選擇賣腎!(料想價格肯定不會便宜)之前片面的認為,單獨有個可彎的屏幕沒啥用,除非把電池、主板及硬體等做軟,否則想彎,不可能!但現實無情的扇了我一耳光,這家公司將電池等元件做到兩端確實是讓人始料未及...
其實石墨烯手機很早就有了,當時它是直的,硬的,還沒彎,院里拿到200台,準備賣給內部人員200塊錢一個,但是都沒人要;後來送人,也沒人要。原因是太丑!!!當時就外殼材料、屏幕裡面摻雜了石墨烯,就美其名曰石墨烯手機,其他的簡直無力吐槽...
好了,說下這款手機!從價格來看,理論上,拋開價格因素不談,只要樣品出來了,那麼離產業化也不遠了。但石墨烯這價格還真拋不開。之前聽說石墨烯每克成本5000元,經過各種原因,又傳言成本降到了1元/g。當然,這些都是炒石墨烯的時候炒出來的價格,不具有可信度,但如此科技范的材料,料想不會便宜。即使真到了傳言中的成本1元/g,這款手機量產了,市場也不會讓這款手機便宜!(這段屬於亂談情)
從實用性來看,國內手機的使用,體驗都一個樣,不同的是換了個外殼而已。這款手機,正常使用時,就是一個非常非常平常的平板手機;彎曲時,就是一個大屏的Apple watch。唯一給人的優越感可能就是——我手上帶了全球首款石墨烯柔性屏手機,你沒帶!但是,手腕上帶這麼大塊東西,累不累!
從產業化來看,目前國內的石墨烯生產廠家相對來說還是比較少,製作方法也不太成熟,各種各樣的方法生產出來的各種各樣的石墨烯,用於也不一樣。迄今為止還沒有真的能適合工業化大規模推廣生產的技術。如果有,也掌握在為數不多企業手裡。所以,要想規模化生產可製作柔性屏的石墨烯,是個問題。
從材料角度來講,雖然一片石墨烯的中央部分是完美的六元環,但在邊緣部分往往會被打亂,成為五元或七元環。這看起來沒啥大不了的,但是化學氣相沉積法產生的「一片」石墨烯並不真的是完整的、從一點上生長出來的一片。它其實是多個點同時生長產生的「多晶」,而沒有辦法能保證這多個點長出來的小片都能完整對齊。於是,這些畸形環不但分布在邊緣,還存在於每「一片」這樣做出來的石墨烯內部,成為結構弱點、容易斷裂。更糟糕的是,石墨烯的這種斷裂點不像多晶金屬那樣會自我癒合,而很可能要一直延伸下去。結果是整個石墨烯的強度要減半。
所以說,拋開價格、體驗各種因素,這種手機要量產出來,光是材料這裡,就任重而道遠。當然,如果手機系統、軟體不創新,它也就是個可彎的一般手機而已。現在在產品中提到石墨烯的,基本上可以判定這是個大忽悠。
首先,工業上還遠沒有達到可以大面積生產高質量石墨烯的技術,質量好一點的石墨烯都是實驗室里獲得的。石墨烯不僅合成條件要求高,而且就算製得了也很難轉移。一般化學氣相沉積法需要在惰性氛圍下使有機小分子在高溫下分解,以碳原子的形式沉積在金屬單晶上,並且要求其排列成單層而且缺陷要少。這在小面積製取的時候還有可能,大面積製取的難度非常大;而且即使你製備了高質量的石墨烯,如何把它從基底上轉移下來還是個大問題。最開始得諾貝爾獎的那幾個人就是用貼張膠帶,撕下來然後把膠帶溶掉的方法進行轉移的,這在工業生產中肯定不行。還有一種辦法是直接把基底腐蝕掉,但是沉積石墨烯用的金屬單晶本身就很昂貴,制一片石墨烯就廢一塊基底在工業上肯定是行不通的。
其次,我們要知道直接製備出來的石墨烯是單層的,只有納米級的厚度,但是我們要用的材料是一塊宏觀的聚集體。石墨烯的很多優良性質都是在單層的時候測的(說它強度大柔韌性好都是指的微觀的性能),而宏觀材料的性質和微觀下的性質是不能相提並論的。就拿強度來說,人家說它強度大,堪比金剛石,那都是指的單層的時候,這時候都是共價鍵在起作用;但是做成宏觀材料之後,起作用的基本上都是分子間作用力,這能比嗎。所以說,要真正發揮石墨烯的性能,還要將我們千辛萬苦製得的單層石墨烯做成一塊滿足我們性能要求的聚集體,這一點甚至比單層石墨烯的製備更加地困難。如果做不好,我們得到的石墨烯材料其實和石墨沒啥區別,拿來當鉛筆芯都不一定有人要。
有人可能會說不對啊,你上淘寶搜一下石墨烯不是幾百塊錢能買到好多?沒你說的那麼貴啊。。。那玩意其實就是把石墨攪攪碎做成的石墨粒子,裡面不僅有單層的石墨烯,還有幾層幾百層的,啥東西都有,就像你要買氘水,有人舀了一勺海水給你說,這裡面就有一樣。
最後還是那句話,現在有人和你說他的東西裡面有石墨烯的,基本上都是大忽悠。作為文盲不請自來。
手機?手機廠家那麼多,哪裡輪到一個科研公司做手機,手機是個系統集成工作。
石墨烯手機?石墨烯電池?首先這麼些個名字就讓人鬧不明。電池應該以主要的能量載體命名。手機應該以什麼命名?廠家?軟體系統?為什麼不叫鎚子不鏽鋼手機?諾基亞塑料手機?我糊塗,我不懂,瞎說的。謝邀。
個人認為這種可彎曲的手機對用戶並沒有什麼吸引力,生活中對於手機彎曲的需求基本為零,如果對於手機形態的改變,我認為可摺疊的手機屏幕應該更受歡迎,因為這樣更加方便攜帶,而彎曲並沒有什麼實際的作用。
如果非說彎曲的手機可以像applewatch一樣穿戴在手上,那麼我想說這麼大的屏幕帶在手上,無論從實用性還是美觀度來說都是一個很爛的idea,估計以後還要專門為了它買衣服包包鞋子搭配吧,而且緊袖口的衣服要pass啦
對了,手機背面的材質很重要,這麼一大塊覆蓋在皮膚上,透氣性之類的問題還是需要考慮噠
一點拙見
艾米洛嚇尿了,竟然被人邀請了。。可惜已經不在手機行業了。恩,可穿戴的手機,如果當手機用,應該不會戴在手上吧;如果當表用,會不會有點重?
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